JP7022760B2

JP7022760B2 - 変速機および変速システム

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Publication number: JP7022760B2
Application number: JP2019547210A
Authority: JP
Inventors: 山田准司
Original assignee: Univance Corp
Current assignee: Univance Corp
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2037-10-02
Also published as: JPWO2019069346A1; WO2019069346A1

Description

本発明は変速機および変速システムに関し、特にトラクター等の農業機械や建設機械などの作業機に用いられる変速機および変速システムに関するものである。

トラクター等の農業機械や建設機械などの作業機に用いられる変速機として、特許文献１には、入力軸、中間軸および出力軸に９個のクラッチ及び１９個のギヤを配置して前進１６速、後進４速を実現するものが開示されている。特許文献２には、入力軸、中間軸および出力軸に１１個のクラッチ及び２０個のギヤを配置して前進２４速、後進８速を実現した変速機が開示されている。

特開平５－２２３１４３号公報特開２０１１－２５２５５８号公報

しかし、特許文献１に開示される技術では、前進１速から前進４速まで１つずつ昇段するときに切り換えが必要なクラッチは１つだが、前進４速から前進５速、前進６速から前進７速、前進８速から前進９速、前進１０速から前進１１速、前進１２速から前進１３速へ昇段するときには、クラッチを２つ切り換えなければならない。その結果、前進１速から１６速まで１段ずつ昇段するときのクラッチの切換操作が、不規則で複雑であるという問題点がある。

特許文献２に開示される技術では、全ての変速段において、入力軸から出力軸へ動力を伝達するときに３つのクラッチを繋がなければならない。そのため、クラッチが摩擦クラッチの場合には、３つのクラッチに押付荷重を与え続けなければならず、そのためのエネルギーを要する。また、クラッチがかみ合いクラッチの場合には、駆動側と被動側との相対速度や位相差が大きいときは、かみあいが難しく、ショックが発生したりトルクを伝達できなかったりする。従って、入力軸から出力軸へ動力を伝達するときに必要なクラッチの数は少ない方が望ましい。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、クラッチの切換操作を簡易化しつつ、２つのクラッチを繋いで動力を伝達できる変速機および変速システムを提供することを目的としている。

この目的を達成するために請求項１記載の変速機は、入力軸、中間軸および出力軸と、入力軸、中間軸および出力軸の各軸に配置され、互いにかみ合うギヤ列を形成するギヤと、各軸とギヤとの連結を断続する複数のクラッチと、を備えている。複数のクラッチは、２つ以上のクラッチからなる第１クラッチ群と、第１クラッチ群に属するクラッチとは異なる２つ以上のクラッチからなり各軸とギヤとの連結を断続する第２クラッチ群と、を備え、所定の第１変速段において、第１クラッチ群のうちの１つのクラッチ及び第２クラッチ群のうちの１つのクラッチが繋がれ、第１変速段から１段ずつ昇段するときに、第１クラッチ群の１つのクラッチが繋がれたまま、第２クラッチ群の１つのクラッチが切られ、第２クラッチ群のうちの１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれる。

請求項１記載の変速機によれば、所定の第１変速段において、第１クラッチ群のうちの１つのクラッチ及び第２クラッチ群のうちの１つのクラッチが繋がれ、第１変速段から１段ずつ昇段するときに、第１クラッチ群の１つのクラッチが繋がれたまま、第２クラッチ群の１つのクラッチが切られ、第２クラッチ群のうちの１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれる。従って、第１クラッチ群のうちのクラッチの１つ及び第２クラッチ群のうちのクラッチの１つ、即ち２つのクラッチを繋いで動力を伝達できる。また、第１変速段から１段ずつ昇段するときに、第１クラッチ群の１つのクラッチが繋がれたまま、第２クラッチ群の１つのクラッチが切られ、第２クラッチ群のうちの１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれるので、クラッチの切換操作を簡易化できる。

請求項２記載の変速機によれば、第２クラッチ群に属する全てのクラッチの切り換えにより最後に達成される変速段から第２変速段へ１つ昇段するときに、第１クラッチ群の１つのクラッチが切られ、第１クラッチ群のうちの１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれ、第２クラッチ群のうち第１変速段のときと同じ１つのクラッチが繋がれる。第２変速段から１段ずつ昇段するときに、第１クラッチ群の別のクラッチが繋がれたまま、第１変速段から１段ずつ昇段するときに断続した順に第２クラッチ群のクラッチが断続される。よって、請求項１記載の効果に加え、変速比の範囲を広げつつ、クラッチの切換操作を簡易化できる。

請求項３記載の変速機によれば、第２クラッチ群のクラッチの断続により切り換えられる変速段の段間比の標準偏差は０．０１以下である。段間比のばらつきを小さくできるので、請求項１又は２の効果に加え、クラッチの耐久性を確保できると共に、シフトショックを抑制できる。

請求項４記載の変速機によれば、所定の第３変速段において、複数のクラッチのうちの１つのクラッチ及び第１クラッチ群のうちの１つのクラッチが繋がれ、第３変速段から１段ずつ昇段するときに、複数のクラッチのうちの１つのクラッチが繋がれたまま、第１クラッチ群の１つのクラッチが切られ、第１クラッチ群のうちの１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれる。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、変速比の範囲を広げつつ、クラッチの切換操作を簡易化できる。

請求項５記載の変速機によれば、第１クラッチ群のクラッチの断続により切り換えられる変速段の段間比の標準偏差は０．０１以下である。段間比のばらつきを小さくできるので、請求項４の効果に加え、クラッチの耐久性を確保できると共に、シフトショックを抑制できる。

請求項６記載の変速システムによれば、請求項１から５のいずれかに記載の変速機と、複数のクラッチの動作を制御する制御装置と、を備えている。よって、請求項１から５のいずれかと同等の効果がある。

本発明の一実施の形態における変速機のスケルトン図である。変速システムの電気的構成を示すブロック図である。クラッチ締結の組合せ、各変速段の変速比および段間比を示す図表である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態における変速機１０のスケルトン図である。変速機１０はトラクター等の農業機械や建設機械などの作業機（図示せず）に搭載される。

変速機１０は、入力軸としての第１軸１１、中間軸としての第２軸１２、第３軸１３、第４軸１４及び第５軸１５、出力軸としての第６軸１６が平行に配置されている。エンジンやトルクコンバータ等の駆動源１の動力が入力される第１軸１１にＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒｔａｋｅ－ｏｆｆ）２が設けられている。第２軸１２の両端に、各軸とギヤとの連結を断続するクラッチ又は作業機のロータリや昇降装置等の油圧装置（図示せず）の油圧源であるオイルポンプ３，４が配置されている。変速機１０は、第６軸１６に設けられたフロント出力部材５及びリア出力部材６から動力を出力する。

第１軸１１には第１クラッチ６１、第２クラッチ６２及び第３クラッチ６３が配置され、第２軸１２には第４クラッチ６４及び第５クラッチ６５が配置されている。第４軸１４には第６クラッチ６６及び第７クラッチ６７が配置されている。第５軸１５には第８クラッチ６８及び第９クラッチ６９が配置され、第６軸１６には第１０クラッチ７０及び第１１クラッチ７１が配置されている。本実施の形態では、各クラッチは油圧駆動式の摩擦クラッチからなる。第６クラッチ６６、第７クラッチ６７、第８クラッチ６８、第９クラッチ６９、第１０クラッチ７０及び第１１クラッチ７１は第１クラッチ群５１に属する。第１クラッチ６１、第２クラッチ６２、第４クラッチ６４及び第５クラッチ６５は第２クラッチ群５２に属する。

第１軸１１は、第１ギヤ２１が結合し、第２ギヤ２２、第３ギヤ２３及び第４ギヤ２４が回転自在に設けられている。第２ギヤ２２、第３ギヤ２３及び第４ギヤ２４は軸受（図示せず）により第１軸１１に支持される。第２ギヤ２２は、第１クラッチ６１が繋がれると第１軸１１に結合し、第１クラッチ６１が切られると第１軸１１を空転する。第３ギヤ２３は、第２クラッチ６２が繋がれると第１軸１１に結合し、第２クラッチ６２が切られると第１軸１１を空転する。第４ギヤ２４は、第３クラッチ６３が繋がれると第１軸１１に結合し、第３クラッチ６３が切られると第１軸１１を空転する。

第２軸１２は、第１ギヤ２１にかみ合う第５ギヤ２５が結合し、第２ギヤ２２にかみ合う第６ギヤ２６、第３ギヤ２３にかみ合う第７ギヤ２７、及び、第８ギヤ２８が回転自在に設けられている。第６ギヤ２６、第７ギヤ２７及び第８ギヤ２８は軸受（図示せず）により第２軸１２に支持される。第６ギヤ２６は、第４クラッチ６４が繋がれると第２軸１２に結合し、第４クラッチ６４が切られると第２軸１２を空転する。第７ギヤ２７及び第８ギヤ２８は、第５クラッチ６５が繋がれると第２軸１２に結合し、第５クラッチ６５が切られると第２軸１２を空転する。

第３軸１３は、第６ギヤ２６にかみ合う第９ギヤ２９、第１０ギヤ３０、第８ギヤ２８にかみ合う第１１ギヤ３１、及び、第４ギヤ２４にかみ合う第１２ギヤ３２が結合する。第３軸１３にはクラッチが配置されておらず、４つの各ギヤは第３軸１３に連結されている。第３軸１３を挟んで、第４軸１４、第５軸１５及び第６軸１６に第１クラッチ群５１が配置され、第１軸１１及び第２軸１２に第２クラッチ群５２が配置されている。

第４軸１４は、第１３ギヤ３３が結合し、第９ギヤ２９にかみ合う第１４ギヤ３４、及び、第１２ギヤ３２にかみ合う第１５ギヤ３５が回転自在に設けられている。第１４ギヤ３４及び第１５ギヤ３５は軸受（図示せず）により第４軸１４に支持される。第１４ギヤ３４は、第６クラッチ６６が繋がれると第４軸１４に結合し、第６クラッチ６６が切られると第４軸１４を空転する。第１５ギヤ３５は、第７クラッチ６７が繋がれると第４軸１４に結合し、第７クラッチ６７が切られると第４軸１４を空転する。

第５軸１５は、第１６ギヤ３６が結合し、第１７ギヤ３７、第１０ギヤ３０にかみ合う第１８ギヤ３８、第１１ギヤ３１にかみ合う第１９ギヤ３９、及び、第２０ギヤ４０が回転自在に設けられている。第１７ギヤ３７、第１８ギヤ３８、第１９ギヤ３９及び第２０ギヤ４０は軸受（図示せず）により第５軸１５に支持される。第１７ギヤ３７及び第１８ギヤ３８は、第８クラッチ６８が繋がれると第５軸１５に結合し、第８クラッチ６８が切られると第５軸１５を空転する。第１９ギヤ３９及び第２０ギヤ４０は、第９クラッチ６９が繋がれると第５軸１５に結合し、第９クラッチ６９が切られると第５軸１５を空転する。

第６軸１６は、第１３ギヤ３３及び第１６ギヤ３６にかみ合う第２１ギヤ４１が結合し、第１７ギヤ３７にかみ合う第２２ギヤ４２、及び、第２０ギヤ４０にかみ合う第２３ギヤ４３が回転自在に設けられている。第２２ギヤ４２及び第２３ギヤ４３は軸受（図示せず）により第６軸１６に支持される。第２２ギヤ４２は、第１０クラッチ７０が繋がれると第６軸１６に結合し、第１０クラッチ７０が切られると第６軸１６を空転する。第２３ギヤ４３は、第１１クラッチ７１が繋がれると第６軸１６に結合し、第１１クラッチ７１が切られると第６軸１６を空転する。

図２は変速システム８０の電気的構成を示すブロック図である。変速システム８０は変速機１０及び制御装置８１を備えている。制御装置８１は変速機１０のクラッチの動作を制御する。制御装置８１は、ＣＰＵ８２、ＲＯＭ８３及びＲＡＭ８４を備え、それらがバスライン８５を介して入出力ポート８６に接続されている。入出力ポート８６には回転センサ装置９０や制御弁１０１等の装置が接続されている。

ＣＰＵ８２は、バスライン８５により接続された各部を制御する演算装置であり、ＲＯＭ８３は、ＣＰＵ８２により実行される制御プログラムや固定値データ等を記憶する書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ８４は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリである。

回転センサ装置９０は、第１軸１１、第２軸１２、第３軸１３、第４軸１４、第５軸１５及び第６軸１６の回転数を各々検出して、その検出結果をＣＰＵ８２へ出力する。アクセルペダルセンサ装置９１は、作業機に配置されたアクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出して、その検出結果をＣＰＵ８２へ出力する。ブレーキペダルセンサ装置９２は、作業機に配置されたブレーキペダル（図示せず）の踏込量を検出して、その検出結果をＣＰＵ８２へ出力する。シフトセレクタ９３は、作業機に配置されたシフトレバー（図示せず）によって選択されたシフトポジション（Ｒ，Ｎ，Ｄ，１…）を示す信号をＣＰＵ８２へ出力する。

ＣＰＵ８２は、回転センサ装置９０、アクセルペダルセンサ装置９１、ブレーキペダルセンサ装置９２及びシフトセレクタ９３が入力する信号に基づき、制御弁１０１～１１１を作動する。制御弁１０１～１１１は、第１クラッチ６１～第１１クラッチ７１に圧油を供給する油圧回路（図示せず）に設けられている。制御弁１０１～１１１はクラッチ毎に設けられており、各クラッチに油圧を作用させる。制御弁１０１～１１１は、ＣＰＵ８１からの信号により独立に作動される。

ＣＰＵ８２は、シフトセレクタ９３からシフトポジション「１」を示す信号が入力されると、制御弁１０１～１１１を制御して変速機１０を前進１速の設定にする。ＣＰＵ８２は、シフトセレクタ９３からシフトポジション「Ｄ」を示す信号が入力されると、回転センサ装置９０、アクセルペダルセンサ装置９１及びブレーキペダルセンサ装置９２が入力する信号に基づき、制御弁１０１～１１１を制御して、変速機１０を前進１速～前進２４速のいずれかの設定にする。ＣＰＵ８２は、シフトセレクタ９３からシフトポジション「Ｒ」を示す信号が入力されると、回転センサ装置９０、アクセルペダルセンサ装置９１及びブレーキペダルセンサ装置９２が入力する信号に基づき、制御弁１０１～１１１を制御して、変速機１０を後進１速～後進６速のいずれかの設定にする。

図３は変速機１０のクラッチ締結の組合せ、各変速段の変速比および段間比を示す図表である。変速システム８０は、変速機１０の制御弁１０１～１１１を制御して第１クラッチ６１から第１１クラッチ７１（図３に１～１１と記す）を切り換え、前進２４速（Ｆ１～Ｆ２４）、後進６速（Ｒ１～Ｒ６）の変速を行う。図３は各変速段において締結するクラッチが×で示される。なお、図３に示す段間比は、隣接する変速段の低速段変速比／高速段変速比を示す。

図３に示すように、変速機１０は、各変速段において締結されるクラッチの数は２個である。変速機１０は、ニュートラル状態から前進１速または後進１速に切り換えるとき、各変速段からニュートラル状態に切り換えるとき、前進４速から前進５速に切り換えるとき、前進８速から前進９速に切り換えるとき、前進１２速から前進１３速に切り換えるとき、前進１６速から前進１７速に切り換えるとき、及び、前進２０速から前進２１速に切り換えるときに、同時に切り換えるクラッチの数は２個である。それ以外の場合、切り換えるクラッチの数は１個である。

これにより、シフト時にクラッチに供給する作動油量を少なくできるので、シフト時間を短縮できると共にシフトショックを軽減できる。また、作動させる制御弁１０１～１１１の数も１～２個と少なくできるので、油圧制御のばらつきも小さくできる。これによってもシフトショックを軽減できる。

次に図１及び図３を参照して、変速機１０のシフト動作を変速段毎に説明する。変速機１０は、第１クラッチ６１から第１１クラッチ７１の切り換え操作を行うことによって、第１ギヤ２１から第２３ギヤ４３のうちの互いにかみ合うギヤ列のギヤ比により、所定の変速比に設定される。

前進１速（Ｆ１）のときは、変速機１０は、第５クラッチ６５及び第１０クラッチ７０を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１７ギヤ３７、第２２ギヤ４２の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進２速（Ｆ２）のときは、変速機１０は、第４クラッチ６４及び第１０クラッチ７０を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１７ギヤ３７、第２２ギヤ４２の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進３速（Ｆ３）のときは、変速機１０は、第２クラッチ６２及び第１０クラッチ７０を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第３ギヤ２３、第７ギヤ２７、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１７ギヤ３７、第２２ギヤ４２の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進４速（Ｆ４）のときは、変速機１０は、第１クラッチ６１及び第１０クラッチ７０を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第２ギヤ２２、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１７ギヤ３７、第２２ギヤ４２の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１速から前進４速まで１段ずつ昇段するときは、第１クラッチ群５１の第１０クラッチ７０を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第５クラッチ６５、第４クラッチ６４、第２クラッチ６２、第１クラッチ６１の順に繋ぎ変える。前進４速から前進１速まで１段ずつ降段するときは、第１クラッチ群５１の第１０クラッチ７０を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第１クラッチ６１、第２クラッチ６２、第４クラッチ６４、第５クラッチ６５の順に繋ぎ変える。前進１速から前進４速までは、第３軸１３から第６軸１６までの動力伝達経路は不変である。よって、前進１速から前進４速までの変速比は、第１軸１１から第３軸１３までのギヤ列の変速比に依存する。

前進５速（Ｆ５）のときは、変速機１０は、第５クラッチ６５及び第８クラッチ６８を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進６速（Ｆ６）のときは、変速機１０は、第４クラッチ６４及び第８クラッチ６８を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進７速（Ｆ７）のときは、変速機１０は、第２クラッチ６２及び第８クラッチ６８を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第３ギヤ２３、第７ギヤ２７、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進８速（Ｆ８）のときは、変速機１０は、第１クラッチ６１及び第８クラッチ６８を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第２ギヤ２２、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進５速から前進８速まで１段ずつ昇段するときは、第１クラッチ群５１の第８クラッチ６８を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第５クラッチ６５、第４クラッチ６４、第２クラッチ６２、第１クラッチ６１の順に繋ぎ変える。前進８速から前進５速まで１段ずつ降段するときは、第１クラッチ群５１の第８クラッチ６８を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第１クラッチ６１、第２クラッチ６２、第４クラッチ６４、第５クラッチ６５の順に繋ぎ変える。前進５速から前進８速までは、第３軸１３から第６軸１６までの動力伝達経路は不変であり、第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路は、前進１速から前進４速の第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路と各々同じである。よって、前進５速から前進８速までの変速比は、第１軸１１から第３軸１３までのギヤ列の変速比に依存する。

前進９速（Ｆ９）のときは、変速機１０は、第５クラッチ６５及び第１１クラッチ７１を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第２０ギヤ４０、第２３ギヤ４３の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１０速（Ｆ１０）のときは、変速機１０は、第４クラッチ６４及び第１１クラッチ７１を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第２０ギヤ４０、第２３ギヤ４３の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１１速（Ｆ１１）のときは、変速機１０は、第２クラッチ６２及び第１１クラッチ７１を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第３ギヤ２３、第７ギヤ２７、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第２０ギヤ４０、第２３ギヤ４３の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１２速（Ｆ１２）のときは、変速機１０は、第１クラッチ６１及び第１１クラッチ７１を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第２ギヤ２２、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第２０ギヤ４０、第２３ギヤ４３の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進９速から前進１２速まで１段ずつ昇段するときは、第１クラッチ群５１の第１１クラッチ７１を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第５クラッチ６５、第４クラッチ６４、第２クラッチ６２、第１クラッチ６１の順に繋ぎ変える。前進１２速から前進９速まで１段ずつ降段するときは、第１クラッチ群５１の第１１クラッチ７１を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第１クラッチ６１、第２クラッチ６２、第４クラッチ６４、第５クラッチ６５の順に繋ぎ変える。前進９速から前進１２速までは、第３軸１３から第６軸１６までの動力伝達経路は不変であり、第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路は、前進１速から前進４速の第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路と各々同じである。よって、前進９速から前進１２速までの変速比は、第１軸１１から第３軸１３までのギヤ列の変速比に依存する。

前進１３速（Ｆ１３）のときは、変速機１０は、第５クラッチ６５及び第９クラッチ６９を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１４速（Ｆ１４）のときは、変速機１０は、第４クラッチ６４及び第９クラッチ６９を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１５速（Ｆ１５）のときは、変速機１０は、第２クラッチ６２及び第９クラッチ６９を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第３ギヤ２３、第７ギヤ２７、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１６速（Ｆ１６）のときは、変速機１０は、第１クラッチ６１及び第９クラッチ６９を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第２ギヤ２２、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１３速から前進１６速まで１段ずつ昇段するときは、第１クラッチ群５１の第９クラッチ６９を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第５クラッチ６５、第４クラッチ６４、第２クラッチ６２、第１クラッチ６１の順に繋ぎ変える。前進１６速から前進１３速まで１段ずつ降段するときは、第１クラッチ群５１の第９クラッチ６９を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第１クラッチ６１、第２クラッチ６２、第４クラッチ６４、第５クラッチ６５の順に繋ぎ変える。前進１３速から前進１６速までは、第３軸１３から第６軸１６までの動力伝達経路は不変であり、第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路は、前進１速から前進４速の第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路と各々同じである。よって、前進１３速から前進１６速までの変速比は、第１軸１１から第３軸１３までのギヤ列の変速比に依存する。

前進１７速（Ｆ１７）のときは、変速機１０は、第５クラッチ６５及び第６クラッチ６６を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第９ギヤ２９、第１４ギヤ３４、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１８速（Ｆ１８）のときは、変速機１０は、第４クラッチ６４及び第６クラッチ６６を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１４ギヤ３４、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１９速（Ｆ１９）のときは、変速機１０は、第２クラッチ６２及び第６クラッチ６６を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第３ギヤ２３、第７ギヤ２７、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第９ギヤ２９、第１４ギヤ３４、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進２０速（Ｆ２０）のときは、変速機１０は、第１クラッチ６１及び第６クラッチ６６を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第２ギヤ２２、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１４ギヤ３４、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に６個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進１７速から前進２０速まで１段ずつ昇段するときは、第１クラッチ群５１の第６クラッチ６６を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第５クラッチ６５、第４クラッチ６４、第２クラッチ６２、第１クラッチ６１の順に繋ぎ変える。前進２０速から前進１７速まで１段ずつ降段するときは、第１クラッチ群５１の第６クラッチ６６を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第１クラッチ６１、第２クラッチ６２、第４クラッチ６４、第５クラッチ６５の順に繋ぎ変える。前進１７速から前進２０速までは、第３軸１３から第６軸１６までの動力伝達経路は不変であり、第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路は、前進１速から前進４速の第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路と各々同じである。よって、前進１７速から前進２０速までの変速比は、第１軸１１から第３軸１３までのギヤ列の変速比に依存する。

前進２１速（Ｆ２１）のときは、変速機１０は、第５クラッチ６５及び第７クラッチ６７を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１２ギヤ３２、第１５ギヤ３５、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進２２速（Ｆ２２）のときは、変速機１０は、第４クラッチ６４及び第７クラッチ６７を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第１ギヤ２１、第５ギヤ２５、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１２ギヤ３２、第１５ギヤ３５、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進２３速（Ｆ２３）のときは、変速機１０は、第２クラッチ６２及び第７クラッチ６７を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第３ギヤ２３、第７ギヤ２７、第８ギヤ２８、第１１ギヤ３１、第１２ギヤ３２、第１５ギヤ３５、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に８個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進２４速（Ｆ２４）のときは、変速機１０は、第１クラッチ６１及び第７クラッチ６７を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第２ギヤ２２、第６ギヤ２６、第９ギヤ２９、第１２ギヤ３２、第１５ギヤ３５、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に７個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

前進２１速から前進２４速まで１段ずつ昇段するときは、第１クラッチ群５１の第７クラッチ６７を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第５クラッチ６５、第４クラッチ６４、第２クラッチ６２、第１クラッチ６１の順に繋ぎ変える。前進２４速から前進２１速まで１段ずつ降段するときは、第１クラッチ群５１の第７クラッチ６７を繋いだまま、第２クラッチ群５２のクラッチを第１クラッチ６１、第２クラッチ６２、第４クラッチ６４、第５クラッチ６５の順に繋ぎ変える。前進２１速から前進２４速までは、第３軸１３から第６軸１６までの動力伝達経路は不変であり、第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路は、前進１速から前進４速の第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路と各々同じである。よって、前進２１速から前進２４速までの変速比は、第１軸１１から第３軸１３までのギヤ列の変速比に依存する。

後進１速（Ｒ１）のときは、変速機１０は、第３クラッチ６３及び第１０クラッチ７０を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第４ギヤ２４、第１２ギヤ３２、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１７ギヤ３７、第２２ギヤ４２の順に６個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

後進２速（Ｒ２）のときは、変速機１０は、第３クラッチ６３及び第８クラッチ６８を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第４ギヤ２４、第１２ギヤ３２、第１０ギヤ３０、第１８ギヤ３８、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に６個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

後進３速（Ｒ３）のときは、変速機１０は、第３クラッチ６３及び第１１クラッチ７１を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第４ギヤ２４、第１２ギヤ３２、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第２０ギヤ４０、第２３ギヤ４３の順に６個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

後進４速（Ｒ４）のときは、変速機１０は、第３クラッチ６３及び第９クラッチ６９を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第４ギヤ２４、第１２ギヤ３２、第１１ギヤ３１、第１９ギヤ３９、第１６ギヤ３６、第２１ギヤ４１の順に６個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

後進５速（Ｒ５）のときは、変速機１０は、第３クラッチ６３及び第６クラッチ６６を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第４ギヤ２４、第１２ギヤ３２、第９ギヤ２９、第１４ギヤ３４、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に６個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

後進６速（Ｒ６）のときは、変速機１０は、第３クラッチ６３及び第７クラッチ６７を繋ぎ、他のクラッチを切る。第１軸１１の動力は、第４ギヤ２４、第１２ギヤ３２、第１５ギヤ３５、第１３ギヤ３３、第２１ギヤ４１の順に５個のギヤを経由して第６軸１６に伝達される。

後進１速から後進６速まで１段ずつ昇段するときは、第１クラッチ群５１及び第２クラッチ群５２のどちらにも属していない第３クラッチ６３を繋いだまま、第１クラッチ群５１のクラッチを第１０クラッチ７０、第８クラッチ６８、第１１クラッチ７１、第９クラッチ６９、第６クラッチ６６、第７クラッチ６７の順に繋ぎ変える。後進６速から後進１速まで１段ずつ降段するときは、第３クラッチ６３を繋いだまま、第１クラッチ群５１のクラッチを第７クラッチ６７、第６クラッチ６６、第９クラッチ６９、第１１クラッチ７１、第８クラッチ６８、第１０クラッチ７０の順に繋ぎ変える。後進１速から後進６速までは、第１軸１１から第３軸１３までの動力伝達経路は不変である。よって、後進１速から後進６速までの変速比は、第３軸１３から第６軸１６までのギヤ列の変速比に依存する。

以上のように変速機１０は第１クラッチ群５１及び第２クラッチ群５２のクラッチを規則的に繋ぎ換えて変速が行われるので、段間比がほぼ一定になるように各変速段の変速比を設定し易くできる。本実施形態では、図３に示すように、前進１速から前進２４速の段間比（隣接する変速段の低速段変速比／高速段変速比）は１．１０４～１．１１８の範囲に設定されており、標準偏差は０．００３である。また、後進１速から後進６速の段間比は１．５１０～１．５２９の範囲に設定されており、標準偏差は０．００８である。これらの値は小数第４位を四捨五入した値である。

変速機１０は、所定の第１変速段（本実施形態では、例えば前進１速、前進５速、前進９速、前進１３速、前進１７速）において、第１クラッチ群５１のうちの１つのクラッチ及び第２クラッチ群５２のうちの１つのクラッチ（本実施形態では第５クラッチ６５）が繋がれ、第１変速段から１段ずつ昇段するときに、第１クラッチ群５１の１つのクラッチが繋がれたまま、第２クラッチ群５２の１つのクラッチ（第５クラッチ６５）が切られ、第２クラッチ群５２のうちの１つのクラッチとは異なる別のクラッチ（本実施形態では第４クラッチ６４）が繋がれる。これより、クラッチの切換操作をパターン化し、簡易化できる。

変速機１０は、第１クラッチ群５１のうちのクラッチの１つ及び第２クラッチ群５２のうちのクラッチの１つ、即ち２つのクラッチを繋いで第１軸１１から第６軸１６へ動力を伝達できる。よって、３つ以上のクラッチを繋いで動力が伝達される場合に比べて、クラッチに押付荷重を与えるためのエネルギーを抑制できる。

変速機１０は、第１変速段から１段ずつ昇段するときに、第２クラッチ群５２に属する全て（本実施形態では４つ）のクラッチを切り換えて最後に達成される変速段（本実施形態では、例えば前進４速、前進８速、前進１２速、前進１６速、前進２０速）から第２変速段（本実施形態では、例えば前進５速、前進９速、前進１３速、前進１７速、前進２１速）へ１つ昇段するときに、第１クラッチ群５１の１つのクラッチが切られ、第１クラッチ群５１のうちの１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれ、第２クラッチ群５２のうち第１変速段のときと同じ１つのクラッチが繋がれる。さらに、第２変速段から１段ずつ昇段するときに、第１クラッチ群５１の別のクラッチが繋がれたまま、第１変速段から１段ずつ昇段するときに断続した順に第２クラッチ群５２のクラッチが断続される。これにより、変速比の範囲を広げつつ、クラッチの切換操作をパターン化し簡易化できる。

変速機１０では、第２クラッチ群５２のクラッチの断続により切り換えられる変速段（本実施形態では前進１速から前進２４速）の段間比の標準偏差は０．０１以下である。その結果、段間比のばらつきを小さくすることにより、変速後の変速段ごとの速度変化にばらつきを生じ難くできる。さらに、各クラッチに入力される荷重のばらつきが小さくなるので、クラッチの耐久性を確保できると共に、シフトショックを抑制できる。

変速機１０は、所定の第３変速段（本実施形態では後進１速）において、１つのクラッチ（本実施形態では第３クラッチ６３）及び第１クラッチ群５１のうちの１つのクラッチ（本実施形態では第１０クラッチ７０）が繋がれ、第３変速段から１段ずつ昇段するときに、１つのクラッチ（第３クラッチ６３）が繋がれたまま、第１クラッチ群５１の１つのクラッチ（第１０クラッチ７０）が切られ、第１クラッチ群５１のうちの１つのクラッチとは異なる別のクラッチ（本実施形態では第８クラッチ６８）が繋がれる。よって、クラッチの切換操作を簡易化できる。

変速機１０では、第１クラッチ群５１のクラッチの断続により切り換えられる変速段（本実施形態では後進１速から後進６速）の段間比の標準偏差は０．０１以下である。その結果、段間比のばらつきを小さくすることにより、変速後の変速段ごとの速度変化にばらつきを生じ難くできる。さらに、各クラッチに入力される荷重のばらつきが小さくなるので、クラッチの耐久性を確保できると共に、シフトショックを抑制できる。

変速機１０は、前進１速から前進２４速まで、後進１速から後進６速までのいずれの変速段においても、第６軸１６上の第２１ギヤ４１、第２２ギヤ４２及び第２３ギヤ４３のうちの１個のギヤにトルクが入力される。よって、第６軸１６上の複数のギヤにトルクがかかる場合に比べて、トルクの大きな第６軸１６上のギヤを支持する軸受（図示せず）の負荷を軽減できる。そのため、第６軸１６上の複数のギヤにトルクが入力される場合に比べて、第６軸１６上のギヤを支持する軸受を長寿命化できる。

変速機１０は、通常、農地等の作業場所では低速段から中速段までが主に使われ、作業場所までの移動時には高速段が主に使われる。変速機１０は前進２４速の設定なので、移動時・作業時の両方ともに最適な変速段の選択が可能となる。変速機１０は、前進２４速、後進６速を実現できるにも関わらず、第１軸１１のトルクを第６軸１６へ伝達するために最大８個のギヤを経由するだけなので、ギヤのかみ合いによる損失を軽減できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

実施の形態では、油圧駆動式の摩擦クラッチを繋いでギヤを各軸と連結する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。摩擦クラッチに代えて、ドグクラッチ等のかみ合いクラッチを採用することは当然可能である。また、油圧駆動式のクラッチに代えて、非油圧系のクラッチを採用することは当然可能である。シンクロナイザを配置することは当然可能である。非油圧系のクラッチを採用して油圧駆動式のクラッチの数を減らすことにより、油圧駆動式のクラッチに特有の引き摺り抵抗を小さくできる。また、クラッチに供給する油量を減らすことができるので、オイルポンプを小型化できる。その結果、変速機１０を軽量化できる。

実施の形態では、１１個のクラッチ及び２３個のギヤを、入力軸（第１軸１１）、出力軸（第６軸１６）及び４本の中間軸（第２軸１２～第５軸１５）に配置して前進２４速、後進６速を実現する変速機１０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。中間軸、クラッチ、ギヤの数は、要求される変速段の数に応じて適宜設定される。但し、クラッチの切換操作をパターン化するため、２つ以上のクラッチからなる第１クラッチ群、及び、第１クラッチ群に属するクラッチとは異なる２つ以上のクラッチからなる第２クラッチ群が必要なので、クラッチは、少なくとも４つ必要である。

１０変速機
１１第１軸（入力軸）、１２第２軸（中間軸の一部）、１３第３軸（中間軸の一部）、１４第４軸（中間軸の一部）、１５第５軸（中間軸の一部）、１６第６軸（出力軸）
２１第１ギヤ、２２第２ギヤ、２３第３ギヤ、２４第４ギヤ、２５第５ギヤ、２６第６ギヤ、２７第７ギヤ、２８第８ギヤ、２９第９ギヤ、３０第１０ギヤ、３１第１１ギヤ、３２第１２ギヤ、３３第１３ギヤ、３４第１４ギヤ、３５第１５ギヤ、３６第１６ギヤ、３７第１７ギヤ、３８第１８ギヤ、３９第１９ギヤ、４０第２０ギヤ、４１第２１ギヤ、４２第２２ギヤ、４３第２３ギヤ
５１第１クラッチ群、５２第２クラッチ群
６１第１クラッチ、６２第２クラッチ、６３第３クラッチ、６４第４クラッチ、６５第５クラッチ、６６第６クラッチ、６７第７クラッチ、６８第８クラッチ、６９第９クラッチ、７０第１０クラッチ、７１第１１クラッチ
８０変速システム
８１制御装置

Claims

入力軸、中間軸および出力軸と、
前記入力軸、前記中間軸および前記出力軸の各軸に配置され、互いにかみ合うギヤ列を形成するギヤと、
前記各軸と前記ギヤとの連結を断続する複数のクラッチと、を備え、
前記複数のクラッチは、２つ以上のクラッチからなる第１クラッチ群と、
前記第１クラッチ群に属するクラッチとは異なる２つ以上のクラッチからなり前記各軸と前記ギヤとの連結を断続する第２クラッチ群と、を備え、
前記第１クラッチ群および前記第２クラッチ群は、それぞれ異なる軸に配置されたクラッチを含み、
所定の第１変速段において、前記第１クラッチ群のうちの１つのクラッチ及び前記第２クラッチ群のうちの１つのクラッチが繋がれ、
前記第１変速段から１段ずつ昇段するときに、前記第１クラッチ群の前記１つのクラッチが繋がれたまま、前記第２クラッチ群の前記１つのクラッチが切られ、前記第２クラッチ群のうちの前記１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれ、
前記入力軸から前記出力軸まで２つのクラッチを通って動力が伝わる変速機。
前記第２クラッチ群に属する全てのクラッチの切り換えにより最後に達成される変速段から第２変速段へ１つ昇段するときに、前記第１クラッチ群の前記１つのクラッチが切られ、前記第１クラッチ群のうちの前記１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれ、前記第２クラッチ群のうち前記第１変速段のときと同じ前記１つのクラッチが繋がれ、
前記第２変速段から１段ずつ昇段するときに、前記第１クラッチ群の前記別のクラッチが繋がれたまま、前記第１変速段から１段ずつ昇段するときに断続した順に前記第２クラッチ群のクラッチが断続される請求項１記載の変速機。
前記第２クラッチ群のクラッチの断続により切り換えられる変速段の段間比の標準偏差は０．０１以下である請求項１又は２に記載の変速機。
所定の第３変速段において、前記複数のクラッチのうちの１つのクラッチ及び前記第１クラッチ群のうちの１つのクラッチが繋がれ、
前記第３変速段から１段ずつ昇段するときに、前記複数のクラッチのうちの前記１つのクラッチが繋がれたまま、前記第１クラッチ群の前記１つのクラッチが切られ、前記第１クラッチ群のうちの前記１つのクラッチとは異なる別のクラッチが繋がれる請求項１から３のいずれかに記載の変速機。
前記第１クラッチ群のクラッチの断続により切り換えられる変速段の段間比の標準偏差は０．０１以下である請求項４記載の変速機。
請求項１から５のいずれかに記載の変速機と、前記複数のクラッチの動作を制御する制御装置と、を備える変速システム。